(57)【要約】【課題】  有機非線形光学素子における使用可能な有機非線形光学材料の材料上の制約を払拭し、高性能／高安定有機非線形光学材料を用いた有機非線形光学素子を低コストにて製造可能な有機非線形光学素子の製造方法、及び該有機非線形光学素子を提供する。【解決手段】  基板又は仮基板上に第１クラッド層をパターニング成形する工程、パターニング成形された第１のクラッド層上に、電界により屈折率が変化する有機材料を用いてコア層を形成する工程、及び前記各工程の前後の少なくともいずれかのときに、前記コア層に電界を付与し得る電極を設ける工程、を少なくとも含むことを特徴とする有機非線形光学素子の製造方法、及び該製造方法により製造されてなる有機非線形光学素子である。【選択図】  図１
2007025340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板又は仮基板上に第１クラッド層をパターニング成形する工程、
パターニング成形された第１のクラッド層上に、電界により屈折率が変化する有機材料を用いてコア層を形成する工程、及び
前記各工程の前後の少なくともいずれかのときに、前記コア層に電界を付与し得る電極を設ける工程、を少なくとも含むことを特徴とする有機非線形光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記コア層を形成後、該コア層を平坦化する工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の有機非線形光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記コア層を形成後、該コア層上に第２クラッド層を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の有機非線形光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記電界により屈折率が変化する有機材料は、有機非線形光学材料であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の有機非線形光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記第１クラッド層のパターニング成形を、ソフトリソグラフィー法によって行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の有機非線形光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記有機非線形光学素子は、導波路構造を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の有機非線形光学素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の有機非線形光学素子の製造方法により製造されてなる有機非線形光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光情報通信、光情報処理等において有用な光変調器、光スイッチ、光集積回路、光コンピューター、光メモリー、波長変換素子、フォログラム素子等に利用できる有機非線形光学素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光及び／又は電気に関する機能を発揮する機能性素子は様々であるが、光情報通信、光情報処理、イメージング等の分野において重要な波長変換素子、光変調器、光スイッチ等の機能性素子の多くは非線形光学材料、特に２次非線形光学材料を用いることによって具現化される。２次非線形光学材料としてはこれまでにニオブ酸リチウム、燐酸二水素カリウム等の無機非線形光学材料が既に実用化され、広く用いられているが、近年、これらの無機材料に対し、高い非線形光学性能、安価な材料ならびに製造コスト、高い量産性等の優位性を有する有機非線形光学材料（有機機能性材料）が注目され、実用化に向けての活発な研究開発が行われている。そして、このような有機非線形光学材料が導波路型の素子に採用されている。
【０００３】
有機非線形光学材料を用いた導波路型有機非線形光学素子における導波路パターンの形成法としては、従来、既に実用にある導波路型無機非線形光学素子にて適用されているフォトリソグラフィー法が、転用されてきた。しかし、フォトリソグラフィー法は、装置が非常に高額、工程が煩雑、廃液が多量に出る、等の問題が多く、有機材料を用いることによるコストメリットが原材料費だけに限られており、トータルコストの低減に向け有機材料故の低コスト製造法の開発が望まれている。
【０００４】
一方、パッシブ高分子導波路の低コストでの製造方法として、ソフトリソグラフィー法やナノインプリント法が注目されており、さらに最近、導波路型有機非線形光学素子への適用に関しても提案がなされた（例えば、非特許文献１参照。）。
このような導波路型有機非線形光学素子の製造方法における導波路パターンの形成は、通常、コア層に施され、上記非特許文献でも有機非線形光学コア層がソフトリソグラフィー法によるパターニングの対象となっている。しかし、ソフトリソグラフィー法やナノインプリント法では、一般に、熱可塑性樹脂を鋳型で加熱／加圧変形する、あるいは液状のＵＶ硬化プレポリマーを鋳型に充填／ＵＶ硬化する、ことによってパターンを形成するため、その工程に適合できる材料を用いる必要があるが、有機非線形光学材料にその適合性を持たせることは材料上の大きな制約をもたらし、汎用的な製造法（パターン形成法）としては不適である。つまり、優れた有機非線形光学材料があったとしても工程上の制約から採用できないことがあり、非常に不利である。さらに、上記非特許文献では、樹脂分散系有機非線形光学材料を溶液とすることでソフトリソグラフィー法の一種であるＲＥＭ法を適用しているが、溶剤揮発に伴う大きな体積収縮によりパターニング精度が低い、あるいはパターニング精度を上げるには溶剤揮発を厳密に制御することが必要で生産性が低い、等の問題があるものと推測される。
【非特許文献１】Appl. Phys. Lett., 2004, 85(10), 1662-4.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、以下の目的を達成することを課題とする。すなわち、
本発明の目的は、有機非線形光学素子における使用可能な有機非線形光学材料の材料上の制約を払拭し、高性能／高安定有機非線形光学材料を用いた有機非線形光学素子を低コストにて製造可能な有機非線形光学素子の製造方法、及び該有機非線形光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための手段は以下の通りである。すなわち、
＜１＞  基板又は仮基板上に第１クラッド層をパターニング成形する工程、
パターニング成形された第１のクラッド層上に、電界により屈折率が変化する有機材料を用いてコア層を形成する工程、及び
前記各工程の前後の少なくともいずれかのときに、前記コア層に電界を付与し得る電極を設ける工程、を少なくとも含むことを特徴とする有機非線形光学素子の製造方法である。
【０００７】
＜２＞  前記コア層を形成後、該コア層を平坦化する工程をさらに有することを特徴とする前記＜１＞に記載の有機非線形光学素子の製造方法である。
【０００８】
＜３＞  前記コア層を形成後、該コア層上に第２クラッド層を形成する工程をさらに有することを特徴とする前記＜１＞または＜２＞に記載の有機非線形光学素子の製造方法である。
【０００９】
＜４＞  前記電界により屈折率が変化する有機材料は、有機非線形光学材料であることを特徴とする前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の有機非線形光学素子の製造方法である。
【００１０】
＜５＞  前記第１クラッド層のパターニング成形を、ソフトリソグラフィー法によって行うことを特徴とする前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の有機非線形光学素子の製造方法である。
【００１１】
＜６＞  前記有機非線形光学素子は、導波路構造を含むことを特徴とする前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の有機非線形光学素子の製造方法である。
【００１２】
＜７＞  前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の有機非線形光学素子の製造方法により製造されてなる有機非線形光学素子である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、有機非線形光学素子における使用可能な有機非線形光学材料の材料上の制約を払拭し、高性能／高安定有機非線形光学材料を用いた有機非線形光学素子を低コストにて製造可能な有機非線形光学素子の製造方法、及び該有機非線形光学素子を提供することができる。換言すると、有機非線形光学材料にパターニング適合性を持たせる必要がないので、任意の性能／安定性に優れる有機非線形光学材料を用いて、高性能／高安定有機非線形光学素子を低コストにて製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の有機非線形光学素子の製造方法は、基板又は仮基板上に第１クラッド層をパターニング成形する工程、パターニング成形された第１のクラッド層上に、電界により屈折率が変化する有機材料を用いてコア層を形成する工程、及び前記各工程の前後の少なくともいずれかのときに、前記コア層に電界を付与し得る電極を設ける工程、を少なくとも含むことを特徴としている。その他、必要に応じて、コア層形成後、該コア層を平坦化する工程、コア層形成後、該コア層上に、第２クラッド層を形成する工程などを含むことが好ましい。
なお、本発明における有機非線形光学素子とは、非線形光学活性を有する有機材料を活用し、該有機非線形光学材料の非線形光学活性を駆動の原理として用い、その用途で使用する素子である。
以下、まず、本発明の有機非線形光学素子の製造方法により製造し得る有機非線形光学素子について説明する。
【００１５】
［有機非線形光学素子］
有機非線形光学素子の具体例としては、例えば、波長変換素子、フォトリフラクティブ素子、電気光学素子、等が挙げられる。特に好ましくは、電気光学効果に基づき動作する光スイッチ、光変調器、位相シフト器等の電気光学素子である。本発明の有機非線形光学素子は、波長オーダーの空間的屈折率変調を有し、光の伝播を制御し得る構造、具体的には、導波路構造を含むものとして形成することが実際的である。導波路構造以外で波長オーダーの空間的屈折率変調を有するものの例としては、グレーティング構造、プリズム構造、レンズ構造、ファイバー構造、フォトニック結晶構造などを挙げることができる。
【００１６】
電気光学素子としては、非線形光学材料を含む層を基板上に形成し、入力電気シグナル用の電極対で挟み込む構造を有する素子として利用することが好ましい。
このような基板を構成する材料としては、アルミニウム、金、鉄、ニッケル、クロム、チタン等の金属；  シリコン、酸化チタン、酸化亜鉛、ガリウム−ヒ素などの半導体；  ガラス；  ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリイミド等のプラスティック；等を用いることができる。
【００１７】
これらの基板材料の表面には、導電性膜が形成されていてもよく、該導電性膜の材料としては、アルミニウム、金、ニッケル、クロム、チタン等の金属；酸化スズ、酸化インジウム、ＩＴＯ（酸化スズ−酸化インジウム複合酸化物）等の導電性酸化物；ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリアセチレン等の導電性高分子等が用いられる。これらの導電性膜は、蒸着、スパッタリング等の公知の乾式成膜法や、浸漬塗布、電解析出、メッキ、無電解メッキ等の公知の湿式成膜法を利用して形成され、必要に応じてパターンが形成されていてもよい。尚、導電性基板、あるいは、上記したように基板上に形成された導電性膜は、ポーリング時や素子としての動作時の電極（以下、「下部電極」と略す）として利用される。
【００１８】
基板上にはさらに、必要に応じて、その上に形成される膜と基板との接着性を向上させるための接着層、基板表面の凹凸を平滑化するためのレベリング層、あるいはこれらの機能を一括して提供する何らかの中間層が形成されていてもよい。このような膜を形成する材料としては、特に限定されないが、例えば、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、アミド樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ビニルアルコール樹脂、アセタール樹脂等およびそれらの共重合物；  ジルコニウムアルコキシド化合物、チタンアルコキシド化合物、シランカップリング剤等の架橋物およびそれらの共架橋物；等の公知のものを用いることができる。
【００１９】
本発明の有機非線形光学素子は、基板上にはクラッド層（以下、「第１クラッド層」と略す。）が形成される。この第１クラッド層としては、コア層よりも屈折率が低く、コア層形成の際に侵されないものであれば如何なるものでもよい。このようなものとして、アクリル系、エポキシ系、シリコーン系等のＵＶ硬化性あるいは熱硬化性の樹脂；ポリイミド；ガラス、ORMOCER、ORMOSIL等の有機無機複合ゾルゲル硬化系材料；酸化ケイ素等が好ましく使用される。
【００２０】
第１クラッド層上に、電界により屈折率が変化する有機材料を用いてコア層を形成した後、さらに該コア層上にクラッド層（第２クラッド層）を第１クラッド層と同様にして形成してもよい。これにより、第１クラッド層／コア層／第２クラッド層、という構成のスラブ型導波路が形成される。
【００２１】
本発明において、電界により屈折率が変化する有機材料としては、有機非線形光学材料が好ましい。当該有機非線形光学材料としては、「Chemstry of Materials、2001年、13巻、3043〜3050頁」、「Ind.Eng.Chem.Res.、1999年、38巻、8〜33頁」、「Chemstry of Materials、2002年、14巻、4669〜4675頁」、「J. Phys. Chem. B、2004年、108巻、8515〜8522頁」、「J. Phys. Chem. B、 2004年、108巻、8523〜8530頁」、「特願２００４−３３８０３号明細書」、「特願２００４−３３９４５号明細書」、「特願２００４−３３９４８号明細書」等に記載の任意の公知の化合物を利用できるが、その中でも特に、「特願２００４−３３８０３号明細書」、「特願２００４−３３９４５号明細書」、「特願２００４−３３９４８号明細書」等に記載のトリアリールアミン構造を有するものを用いることによって、非線形光学性能、バインダー樹脂との相溶性、化学的安定性、などの点において好ましい。
【００２２】
なお、本発明に用いられる非線形光学材料の昇華温度は、１２０℃以上であることが好ましく、１７０℃以上であることがより好ましい。昇華温度が充分に高い非線形光学活性を有する有機機能性化合物を用いることにより、高いガラス転移温度を有するバインダー樹脂を用いた場合にも、後述するポーリング処理において、非線形光学活性を有する有機化合物の昇華による消失を防ぐことができる。
【００２３】
第２クラッド層の表面に入力電気シグナルを付与するための電極（以下、「上部電極」と略す）を、前記上部クラッド層の所望の領域に形成することで基本的な電気光学素子を形成することができる。
【００２４】
上記のようにしてチャネル型導波路やリッジ型導波路を形成する際、コア層のパターンとしては、直線型、Ｙ分岐型、方向性結合器型、Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ型等の公知のデバイス構造を構成することができ、光スイッチ、光変調器、位相シフト器等の公知の光情報通信用デバイスや光データ通信用デバイスへの適用が可能である。
【００２５】
［有機非線形光学素子の製造方法］
以上の有機非線形光学素子は、本発明の有機非線形光学素子の製造方法により製造し得る。前述の通り、（１）本発明の有機非線形光学素子の製造方法は、基板又は仮基板上に第１クラッド層をパターニング成形する工程、（２）パターニング成形された第１のクラッド層上に、電界により屈折率が変化する有機材料を用いてコア層を形成する工程、及び（３）前記各工程のうちのいずれかの工程の前後に、前記コア層に電界を付与し得る電極を設ける工程、を少なくとも含み、さらに必要に応じて、（Ａ）コア層形成後、該コア層を平坦化する工程、（Ｂ）コア層形成後、該コア層上に、第２クラッド層を形成する工程を含むことが好ましい。
以下、本発明の製造方法の各工程について説明する。
【００２６】
（１）基板又は仮基板上に第１クラッド層をパターニング成形する工程
本工程においては、既述の材料からなる基板を準備し、該基板上に、第１クラッド層１２をパターニング成形する。ここでいうパターニングとは、導波路を規定するパターンであり、換言すると、最終的に本工程によって得たパターンが導波路パターンとなる。従って、本発明の製造方法においては、形成しようとする導波路のパターンは第１クラッド層に形成する。
【００２７】
クラッド層のパターニング成形は、液体状態の材料を鋳型を用いて成形した後、固化して固体状態の構造物とする方法により行うことができる。具体的には、ナノインプリント法や、ソフトリソグラフィー法、射出成形法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法などを挙げることができるが、ナノインプリント法や、ソフトリソグラフィー法によって行うことが低コストで製造することができる点やパターニング精度の点において好ましい。ナノインプリント法はやソフトリソグラフィー法の詳細は、例えば、「Angew. Chem. Int. Ed.、1998年、37巻、550〜575頁」に記載されている。
【００２８】
なお、本発明の有機非線形光学素子の製造方法において、転写法により積層体を転写して所望の層構成を形成する場合には前記基板の代わりに仮基板を用いる。すなわち、仮基板上に必要な層を積層し、該積層した層を別の基板上に貼り付け（転写）し、仮基板を剥離することにより、積層構造を形成する。
【００２９】
（２）パターニング成形された第１のクラッド層上に、電界により屈折率が変化する有機材料を用いてコア層を形成する工程
本工程においては、前記（１）の工程で形成したクラッド層上に、既述の電界により屈折率が変化する有機材料（以下、「有機ＥＯ材料」と称する。）を用いてコア層を形成する。
【００３０】
以上の有機ＥＯ材料を含有するコア層の形成方法としては、射出成形法、プレス成形法、湿式塗布法等の公知の手法が利用可能であるが、製造装置の簡便性、量産性、膜品質（膜厚の均一性、気泡等の欠陥の少なさ等）、等の観点から、少なくとも上記の有機ＥＯ材料を有機溶剤に溶解させた溶液をスピンコート法、ブレードコート法、浸漬塗布法、インクジェット法等の手法により塗布することによって成膜する湿式塗布法が好ましい。
【００３１】
本発明の製造方法において、（１）、（２）の工程では、従来のようにコア層に直接パターニングするのとは異なり、コア層形成前にパターニング成形されたクラッド層上にコア層を形成するため、形成されるコア層のパターンは、後述する有機ＥＯ材料の溶液の状態に左右されることなく、クラッド層に形成されたパターンとは凹凸関係において反対のパターンが形成される。つまり、有機ＥＯ材料にパターニング適合性を持たせる必要がない。そのため、使用可能な有機ＥＯ材料の範囲を広くすることができる。ひいては、優れた有機ＥＯ材料を任意に選定することができるため、高性能／高安定性を有する有機非線形光学素子を製造することができる。
【００３２】
ここで、前記有機ＥＯ材料の溶液について説明する。有機ＥＯ材料の溶液は、有機ＥＯ材料（既述の有機非線形光学材料）と、必要に応じバインダー高分子とを有機溶剤に溶解させてなる。
【００３３】
−バインダー高分子−
本発明に用いるバインダー高分子は、光学品質ならびに成膜性に優れるものであれば如何なるものでも構わないが、ガラス転移温度が100℃以上であるものが好ましい。特に好ましくは、ガラス転移温度が150℃以上であり、且つ機械的強度の高いものであり、具体的にはポリイミド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリ環状オレフィン、ポリエーテルケトン等が挙げられる。
【００３４】
湿式塗布法において用いる有機溶剤は、用いる有機ＥＯ材料とバインダー高分子とを溶解し得るものであれば如何なるものでも構わないが、その沸点が50〜200℃の範囲内にあるものが好ましい。沸点が50℃未満の有機溶剤を用いると、塗布溶液の保管時に溶剤揮発が顕著となり塗布溶液の粘度が変化(上昇)してしまう、塗布時に溶剤の揮発速度が早過ぎ塗布環境の厳密な湿度管理をしないと結露が発生してしまう、等の問題が顕在化する傾向にある。一方、沸点が200℃を超える有機溶剤を用いると、塗布後の溶剤除去が困難になり残存した有機溶剤が高分子バインダーの可塑剤として働きガラス転移温度の低下を齎す、等の問題が発生する場合がある。好ましい有機溶剤の例としては、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、シクロヘキサノール、ジクロロエタン、トルエン、クロロベンゼン、キシレン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、等が挙げられる。尚、これらの有機溶剤は単独で用いても、複数を混合して用いてもよい。
【００３５】
本発明の有機非線形光学素子において、非線形光学活性有機化合物の含有量は、要求される非線形光学性能や機械的強度、用いる非線形光学活性有機化合物の種類、等によって異なるため一概には規定できないが、一般的に、コア層全重量に占める割合として、1〜90質量％の範囲内であることが好ましい。その理由は、１質量％未満では、十分な非線形光学性能が得られない場合が多く、また90質量％を超えると、十分な機械的強度が得られない、等の問題が発生する傾向にあるためである。非線形光学活性有機化合物の含有量のより好ましい範囲は10〜75質量％であり、さらに好ましくは25〜60質量％である。
【００３６】
本発明の有機非線形光学素子のコア層には、前記の非線形光学活性有機化合物とバインダー高分子の他に、必要に応じ種々の添加物を加えることができる。例えば、非線形光学活性有機化合物および/またはバインダー高分子の酸化劣化を抑制する目的で2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール、ヒドロキノン等の公知の酸化防止剤を、非線形光学活性有機化合物および/またはバインダー高分子の紫外線劣化を抑制する目的で2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン等の公知の紫外線吸収剤を、また、湿式塗布を行う場合には、その塗布液に、塗布膜の表面平滑性を改善する目的でシリコーンオイル等の公知のレベリング剤を、あるいは架橋硬化性官能基を有する非線形光学活性有機化合物および/またはバインダー高分子を用いる場合には、その架橋硬化を促進させる目的で公知の硬化触媒や硬化助剤を添加してもよい。
【００３７】
有機ＥＯ材料において二次の非線形光学活性を生起させるには、前述の様に有機ＥＯ材料中の非線形光学活性化合物を配向させる必要がある。該配向法としては、コア層を、表面に配向膜を有する基板上に形成し、該基板配向膜の配向性により、非線形光学活性有機化合物の配向を誘起する方法がある。また、光ポーリング法、光アシスト電界ポーリング法、電界ポーリング法等の公知のポーリング法も有効に利用できる。これらの中でも、電界ポーリング法は、装置の簡便性、得られる配向度合いの高さ、等の点で特に好ましい。
【００３８】
電界ポーリング法は、非線形光学活性有機化合物を含有するコア層を一対の電極で挟み電界を印加するコンタクトポーリング法と、基板電極上のコア層の表面にコロナ放電を施し、帯電電界を印加するコロナポーリング法に大別される。電界ポーリング法は、非線形光学活性有機化合物の双極子モーメントと印加電界とのクーロン力によって、非線形光学活性有機化合物を印加電界方向に配向させる配向法である。電界ポーリング法においては、一般的に、電界を印加した状態で、非線形光学活性有機化合物のガラス転移温度付近の温度に加熱することによって非線形光学活性有機化合物の電界方向への配向移動を促進させ十分な配向が誘起された後、電界を印加した状態のまま室温まで冷却し該配向状態を凍結した上で、印加電界を除去する。しかしながら、この配向状態は基本的に熱力学的非平衡状態であるため、ガラス転移温度以下の温度であっても経時にて徐々にランダム化し、非線形光学活性が低下してしまうという根本的な問題を抱えている。経時による配向状態のランダム化は、有機ＥＯ材料の置かれる環境温度とガラス転移温度の差が大きい程、緩やかに進行するため、ガラス転移温度の高いバインダー高分子を用いることによって実際の使用においては実質的にこの問題を解決することができる。
【００３９】
（Ａ）前記コア層を形成後、該コア層を平坦化する工程
前述のコア層の形成において、コア層の形成を表面フリーの状態で行った場合に、第１クラッド層表面に存在する凹凸（パターニングによる凹凸）に起因してコア層表面の平坦性が悪化する可能性がある。本工程は、そのような凹凸を平坦化する工程である。具体的には、コア層表面に離型性の平板を押付けることや、コア層表面をローラーでならすことによりコア層表面の平坦化を図る。平板やローラーによる押付けの強さは適宜定めることができる。
本工程は、コア層が柔軟であることが必要であるため、コア層形成後、硬化および／または乾燥前に実行することが好ましい。
【００４０】
（Ｂ）前記コア層の形成後、該コア層上に第２クラッド層を形成する工程
本工程は、第２クラッド層の形成が必要な場合に設ける工程である。既述のように、第１クラッド層と同様にしてコア層上に形成することができる。
本工程は、コア層を成膜後、該コア層が硬化および／または乾燥した後に実行することが好ましい。
【００４１】
（３）前記各工程の前後の少なくともいずれかのときに、前記コア層に電界を付与し得る電極を設ける工程、
本工程において設ける電極は前記コア層に電界を付与し得る状態で設けられれば、その形成位置は問わないが、具体的に、例えば、前述のような、基板上に形成する下部電極と、第２クラッド上に位置する上部電極とコア層の上下に位置する一対の電極とすることができる。
また、本工程は、前記（１）及び（２）の工程の前後のいずれの時に設けてもよく、電極の積層位置に応じて適宜決めることができる。例えば、基板上に下部電極が位置し、第２クラッド層上に上部電極が位置する場合、下部電極を設ける工程は、前記（１）の工程の前に、上部電極を設ける工程は第２クラッド形成後に設けられる。
【００４２】
以上の本発明の有機非線形光学素子の製造方法の一例を図面を参照して説明する。図１は、本発明の有機非線形光学素子の製造方法における工程を模式的に示す図であり、図１では、基板上に、下部電極、第１クラッド層、コア層、第２クラッド層、及び上部電極をこの順に有する有機非線形光学素子の製造方法を示す。なお、図１は本発明の製造方法の一例であり、本発明は図１の構成に限定されるものではない。
【００４３】
先ず、基板１０上に、下部電極１２を形成する（図１（Ａ））。下部電極１２上に、第１クラッド層１４をパターニング成形する（図１（Ｂ））。既述の通り、第１クラッド層に形成したパターンが最終的にコア層のパターンとなる。次いで、第１クラッド層１４上に、有機ＥＯ材料の溶液を塗布し、コア層１６を成膜する（図１（Ｃ））。図１においては、第１クラッド層１４に凹状のパターンを形成したため、コア層は逆リッジ型をなす。このコア層１６成膜後、硬化する前に、コア層１６の表面をローラーＸを用いてならし平坦化する（図１（Ｄ））。コア層１６を平坦化し硬化した後、コア層１６上に、第２クラッド層１８を形成する（図１（Ｅ））。最後に、第２クラッド層１８上に上部電極２０を形成する。以上の工程により有機非線形光学素子が得られる。
【００４４】
次に、鋳型を用いるソフトリソグラフィー法により第１クラッド層をパターニング成形する態様を図２に示す。図２は、その態様を模式的に示す図であり、図２において、図１と同じ構成要素には同じ符号を付している。図２（Ａ）は、電極１２が敷設された基板１０上に、鋳型２２を密着させた状態を示している。鋳型２２は、第１クラッド層１４に対応する転写型であり、第１クラッド層１４にパターニング成型するためのパターンが施されている。そして、図１（Ａ）において、基板１０と鋳型２２との間にできた空間が第１クラッド層１４となる空間であり、該空間にクラッド材料を流し込み、硬化させ、硬化後鋳型１１を剥離することにより、第１クラッド層１４が形成される。そして、第１クラッド層１４を形成後、コア層１６、第２クラッド層１８を形成し、最後に上部電極２０を形成する。コア層１６には、第１クラッド層１４に形成されたパターンとは凹凸において反対のパターンが形成される。
【実施例】
【００４５】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はそれらによって制限されるものではない。
【００４６】
［実施例１］
表面に下部電極としての金薄膜をスパッタリング法にて形成したガラス基板（2cm×2cm）上に、Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ型のパターンが形成されたポリジメチルシロキサン系ゴム製の鋳型を密着し、基板と鋳型との間に生じた空間にＵＶ硬化型アルリル樹脂（Norland社製、商品名NOA72）を流し込み、100mW/cm2の紫外光（ウシオ電機社製高圧水銀灯）を30sec間照射した後、120℃30minの加熱処理を行い硬化し、第１クラッド層を形成した。
【００４７】
次に、前記第１クラッド層の上に、有機ＥＯ材料（特願2004-033945の実施例１で用いている有機非線形光学活性化合物とバインダー高分子からなる）を含むシクロペンタノン溶液をスピンコート法により塗布し、塗布層表面にフッ素系樹脂をコートし離型性を付与したガラス平板を押し付け平坦化し、120℃にて1時間、乾燥させ膜厚2μmの薄膜を形成して、コア層とした。
【００４８】
次に、前記コア層の上に、第１クラッド層と同じＵＶ硬化型アルリル樹脂を下部クラッド層と同様にして成膜して、第２クラッド層とした（膜厚２μｍ）。
次に、前記上部クラッド層の上に、上部電極として、Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ構造の一方のアーム側のみに金薄膜をメタルマスクを介したスパッタリング法を用いて形成した。
以上のようにして得られたサンプルをダイサー（Ｄｉｓｃｏ社製）によって、幅３ｃｍ角のチップに切断し、該切断面をサンドペーパーにて研摩し、Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ構造の逆リッジ型導波路素子を作製した。当該分野における常法にて、該素子を評価した所、半波電位約10V、消光比約15dBという良好な特性を示す光変調器として機能することが確認できた。
【００４９】
［比較例１］
実施例１において、Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ型のパターン形成を、実施例１と同様のソフトリソグラフィー法によって、コア層に施そうとした所、有機ＥＯ材料の溶液を鋳型に流し込むことはできたが、乾燥による溶剤揮発に伴い、大きく体積収縮し、鋳型の形状を再現することができなかった。
【００５０】
［比較例２］
比較例1において、Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ型のパターン形成を、有機ＥＯ材料の溶液を塗布成膜、乾燥させた後に、バインダー高分子のガラス転移温度まで加熱し、実施例１で用いた鋳型を圧接することによって、コア層に施そうとした所、有機ＥＯ材料の該温度での流動性が乏しく、圧接に伴い鋳型が変形し、鋳型の形状を再現することができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の有機非線形光学素子の製造方法における各工程（（Ａ）〜（Ｆ））を概念的に示す図である。
【図２】本発明の有機非線形光学素子の製造方法における第１クラッド層のパターニング成形について説明する図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  基板
１２  下部電極
１４  第１クラッド層
１６  コア層
１８  第２クラッド層
２０  上部電極
【図１】
2007025340.tif 000003
【図２】
2007025340.tif 000004